1. Yarim o‘tkazgichlarning elektr xususiyatlari. Tuzilishi va hususiyatlari

Haroratni tranzistorning statik tavsiflariga ta’siri

Harorat o‘zgarganda, eng kuchli o‘zgaradigan parametri bo‘lib nolli kollektorli tok I_ko hisoblanadi. Chunki I_ko tokni o‘zgarishi o‘z navbatida kollektor tokini o‘zgarishiga olib keladi, bundan ko‘rinib turibdiki, I_ko haroratga bog‘liqligi tranzistor ishlashini umumiy haroratli nostabilligiga olib keladi. O‘ylash mumkinki, bu haroratli nostabillik katta rol o‘ynamaydi, chunki I_ko << I_k, ammo bunday emas. I_ko tok asosiy bo‘lmagan zaryad tashuvchilarning toki hisoblanadi, ya’ni yarim o‘tkazuvchini hususiy elektr o‘tkazuvchanligi hisobiga paydo bo‘ladi, bu esa haroratga bog‘liq holda eksponent bo‘yicha o‘zgaradi. Harorat o‘zgargan sari I_ko eksponentali o‘zgarishi tranzistorning ishlash rejimini sezilarli o‘zgartirishga olib keladi, chunki harorat keskin o‘zgarmasa ham I_ко tez oshib ketish mumkin. I_ко toki tranzistorning yagona parametri bo‘lib, uning miqdori haroratga eksponensial ravishda bog‘liq. Ammo yarim o‘tkazuvchilarning elektr o‘tkazuvchanligi kuchli darajada haroratga bog‘langanligi natijasida, shuningdek tokning uzatish koeffitsiyenti а₀ va в₀ haroratga bog‘liq bo‘lish mavjudligi, ularning miqdorlari harorat oshgan sari birmuncha oshib boradi. Statik tavsiflarni haroratga bog‘langanligi UE li shemalar uchun ayniqsa kuchli namoyon bo‘ladi.

4. Qo‘sh qutbli tranzistorlar ulanishining asosiy sxemalari.
Tranzistorlar ulanishining uch asosiy sxemalari mavjud. Bunda tranzistorning elektrodlaridan biri kaskadga kirish va chiqish umumiy nuqtasi hisoblanadi. Esda tutish kerak, kirish (chiqish) deganida nuqtalar oralig‘ida kiruvchi (chiquvchi) o‘zgaruvchan kuchlanish borligi tushuniladi. Asosiy ulanish sxemalari umumiy emitterli (UE), umumiy bazali (UB) va umumiy kollektorli (UK) sxemalar deb nomlanadi.

15-rasmda umumiy emitterli (UE) sxema tasvirlangan. Bu sxema ko‘p tarqalgan, chunki quvvati bo‘yicha eng katta kuchayishni beradi.

15-rasm.
Tranzistorning kuchaytirish hususiyatlari uning asosiy parametrlardan birini ta’riflaydi. Bu baza tokining uzatish statik koeffitsiyenti yoki tok bo‘yicha  kuchaytirish statik koeffitsiyenti. U faqat tranzistorni o‘zini tariflash kerak bo‘lgani uchun, uni yuklash bo‘lmagan (R_k=o) rejimida aniqlashadi. Soni bo‘yicha u teng:

U_k-e = const bo‘lganida.

Bu koeffitsiyent o‘nlar yoki yuzlarga teng bo‘ladi, ammo haqiqiy (real) koeffitsiyent k_i, doim dan kam (kichik), chunki yuklanish ulanganda kollektor toki kamayadi.

Kuchlanish bo‘yicha K_k kaskadning kuchaytirish koeffitsiyenti amplitudali yoki o‘zgaruvchi kuchlanishni chiquvchi va kiruvchi miqdorlarining nisbatiga teng. Kiruvchi bo‘lib o‘zgaruvchan kuchlanish U_b-e, chiquvchi bo‘lib esa rezistordagi o‘zgaruvchan kuchlanish hisoblanadi, yoki o‘shani o‘zi bo‘lgan kollektor-emitter kuchlanishi. Baza-emitterdagi kuchlanish voltning o‘ndan bir qismidan oshmaydi, chiqishi esa birlar va manba kuchlanishi Е₂ yetarli bo‘lganda). Bundan kelib chiqadiki, quvvati bo‘yicha kaskadning kuchaytirish koeffitsiyenti yuzlar, minglar, bazan o‘n minglarga teng.

Kirish qarshiligi Rkir muhim tavsifi bo‘lib, Om qonun bo‘yicha aniqlanadi:

va yuz Omdan

birlar kOm gacha bo‘ladi. UE sxemasi bo‘yicha ulanganida tranzistorning kirish qarshiligi, ko‘rinib turibdiki, uncha katta bo‘lmaydi, bu esa jiddiy kamchilik hisoblanadi. Yana shuni ta’kidlash muhimki, UE sxemasi bo‘yicha kaskad kuchlanish fazasini 180⁰ aylantiradi. UE sxemani avzalligiga bir manbadan uni ta’minlash qulayligi kiradi, chunki barcha va kolletorga bir xil belgili kuchlanish beriladi. Kamchiliklarga yomon chastotaviy va haroratli hususiyatlari kiradi (masalan, UBli sxemaga taqqoslaganda). Chastotani oshirgan sari UEli sxemada kuchaytirish pasayadi. Buning ustiga UE sxemali kaskad kuchaytirganda angcha buzilishlarni kiritadi.

Bunday ulanish sxemai katta kuchlanish bermaydi, ammo yaxshi chastotaviy va haroratli hususiyatlarga ega. UE ga qaraganda u uncha ko‘p qo‘llanilmaydi.

Umumiy bazali sxema 16-rasmda tasvirlangan.

16-rasm.
UB li sxemaning tok bo‘yicha kuchaytirish koeffitsiyenti doim birdan kam:

chunki kollektor toki emitter tokidan doim biroz kam.

UBli sxema uchun statik tok uzatish koeffitsiyenti L orqali belgilanadi:

U_k-B=const bo‘lganida.

Bu koeffitsiyent doim 1 dan kichik va u qancha 1 ga yaqin bo‘lsa, shuncha tranzistor yaxshi hisoblanadi. Kuchlanish bo‘yicha kuchaytirish koeffitsiyenti huddi UE sxemadagiga o‘xshash bo‘ladi. UB sxemasining kirish qarshiligi UE sxemadagiga qaraganda o‘nlab marotaba past.

UB sxemasi uchun kirish va chiqish kuchlanishlar o‘rtasidagi fazali siljish bo‘lmaydi, ya’ni kuchaytirilganda kuchlanish fazasi aylanmaydi. Bundan tashqari, UB sxema kuchaytirganda UE sxemaga qaraganda ancha kam buzulishlar kiritadi.

17-rasmda umumiy krollektorli (UK) sxema ko‘rsatilgan. Bunday sxema ko‘pincha emitterli qaytargich deb aytiladi.

17-rasm.
Bu sxemaning mohiyati shundaki, chiqish kuchlanish to‘liqligicha kirishga qaytarilib beriladi, ya’ni manfiy teskari bog‘lama juda kuchli. Tok bo‘yicha kuchaytirish koeffitsiyenti birga yaqinlashadi, ammo undan doim kam. Natijada quvvat bo‘yicha kuchaytirish koeffitsiyenti taxminan Ki ga teng, ya’ni bir necha o‘nlarga. UK sxemada kirish va chiqish kuchlanishlar o‘rtasidagi fazali siljish yo‘q. Kuchlanish bo‘yicha kuchaytirish koeffitsiyenti birga yaqin bo‘lganи uchun, faza va amplituda bo‘yicha chiqish kuchlanish kirish kuchlanish bilan to‘g‘ri keladi, ya’ni uni takrorlaydi. Aynan shu sababli Bunday sxema emitterli qaytargich deb aytiladi. Shuni uchun emitterliki, chiqish kuchlanish emitterdan umumiy simga nisbatan olinadi.

UK li sxemaning kirish qarshiligi ancha yuqori (o‘nlab kOm), chiqish esa – uncha katta ejmas. Bu sxemaning muhim ustungligidir. (17-rasm).

Kichik o‘zgaruvchan signalda faol rejimda ishlaydigan tranzistorlar hususiyatlarini ta’riflash usullari
Tranzistor holatining turli zanjirlarda hisobini bajarish u orqali oqadigan toklarnig berilgan kuchlanishga bog‘liqligini bilish kerak. Tarnzistorda oqadigan oqadigan o‘zgarmas toklar berilgan kuchlanishlarga nochiziqli funksiyalari hisoblanadi. Ammo agar o‘zgarmas tarkibiga amplitudasi o‘zgarmas tarkiblar miqdoriga qaraganda kichik bo‘lgan o‘zgaruvchan signalar qo‘shilsa, o‘zgaruvchan kirish kuchlanishi va o‘zgaruvchan chiqish toklar orasida chiziqli bog‘lama mavjud bo‘ladi va tranzistorning ishi chiziqli harakterga ega bo‘ladi. Shunig uchun o‘zgaruvchan tokda tranzistor ishini faol chiziqli to‘rt qutb ko‘rinishida tasavvur qilib, uni ta’riflash mumkin. To‘rt qutb hususiyatlari kirishda va chiqishda toklar va kuchlanishlarni bog‘laydigan ikki sistema tenglamasi bilan ta’riflanadi. Ekvivalent to‘rt qutb bilan tranzistorning almashtirilishi uning hususiyatlarini ta’riflash usullaridan biri. Ekvivalentnli sxemalar yordamida (o‘rnini bosish sxemalar) tranzistorning hususiyatlarini ta’riflash ikkinchi usul hisoblanadi. Bunday holatda tranzistor qator elektrik elementlardan iborat ekvivalent zanjirlar ko‘rinishida taqdim etiladi va shunday ulanganki, jamlanib ular tranzistor ishlashini o‘xshatadi va yakunida, eng umumiysi, ko‘rgazmali va ko‘p qo‘llanadigan usul bilan tranzistor hususiyatlarini aniqlash – bu tajribalar o‘tkazib statik volt-amperli tavsiflarni olish. Tranzistor hususiyatlarini olish. Tranzistor hususiyatlarini barcha uch ko‘rsatilgan usullarni ta’riflash bir biroviga ekvivalent bo‘lishi kerak, ya’ni bu usullarni har qaysisi bilan tranzistorning o‘rganishda bir xil natijalar olinishi lozim.

5. Maydon tranzistorlari
Avval ko‘rilgan dreyfsiz va dreyfli tranzistorlarga qaraganda bu tipdagi tranzistorlar uni qutbli hisoblashadi, ularnig ishlash prinspida ikki tipdagi zaryad tashuvchilarning ishlatilishi yotadi: elektronlarni va teshiklarni – va shunig uchun ularni qo‘shqutbli deb atashadi.

Uni qutbli tranzistorlarda injeksiya holati ishlatilmaydi va ularning ishlash prinsipida zaryad tashuvchilarning bir belgili – yo elektronlar, yoki teshiklarni ishlatish yotadi. Ular shuningdek maydonli deyiladi, chunki tokning boshqarilishi elektr maydonini o‘zgartirish yo‘li bilan bajariladi.

O‘tishini boshqariladigan maydon tranzistorlari
Maydon tranzistorlari, boshqacha qilib aytganda uni qutbli yoki kanallarni yaratish g‘oyasini qo‘shqutbli tranzistorni yaratiuvchilardan biri U.Shokli 1952 y taklif qildi. Bu tranzistorlarning asosiy ustunligi katta kirish qarshiligi (lampalarga o‘xshash va o‘ndan katta) N-p o‘tishli va p tipdagi kanalli maydon tranzistorining ulanish sxemasi prinsipi 18-rasmda tasvirlangan.

18-rasm.
Yarim o‘tkazuvchanligi plastinka (p-tipidagi) qarama qarshi uchlarida elektrodlarga ega uning yordamida kuchaytiruvchi kaskadning chiqish (boshqariladigan) zanjiriga ulangan. Bu zanjir Е₂ manbadan ta’minalanadi va unga yuklanish Ryu ulangan. Tranzistor bo‘ylab asosiy tashuvchilar toki o‘tadi (elektron toki). Kirish (boshqaradigan) tranzistor zanjiri boshqa tipdagi elektr o‘tkazuvchanlik hududi bo‘lgan uchinchi elektrod yordamida tashkillangan (bu n-hududi). Е₁ manba yagona n-p-o‘tishida teskari kuchlanish yaratadi.

O‘tishga to‘g‘ri kuchlanish berilmaydi, chunki bunda tranzistorning kirish qarshiligi juda kam bo‘ladi. Kirish zanjiriga kuchaytiriladigan tebranishlarnig manbai TM ulangan.

Maydon tranzistorida fizik jarayonlarni ko‘rib chiqamiz. Kirish kuchlanish o‘zgarganda n-p o‘tishda teskari kuchlanish o‘zgaradi, buning natijasida yopuvchi qatlamining qalinligi o‘zgaradi (18-rasmda bu hudud shtrixlangan chiziqlar bilan chegaralangan). Asosiy zaryad tashuvchilar oqimi o‘tadigan hududning ko‘ndalang kesim maydoni tegishli ravishda o‘zgaradi (chiqish toki). Bu hudud kanal deb nomlanadi. Kanalga oqib o‘tadigan asosiy zaryad tashuvchilar elektrodi istok(I) deb nomlanadi. Istok va stok lampaning katod va anodga o‘xshash (yoki qo‘shqutbli tranzistorning emitter va kollektoriga). Kanalning ko‘ndalang kesim maydonini rostlash uchun mo‘ljallangan boshqaruvchi elektrod zatvor deb nomlanadi. Zatvor lampaning to‘riga o‘xshash (yoki qo‘shqutbli tranzistorning bazasiga), garchi ularning ishlash prinsipi ancha farqlanadi.

Agar zatvorda kuchlanish oshirilsa, bunda yopuvchi qatlam qalinlashadi va kanalning ko‘ndalang kesim maydoni kamayadi. O‘zgarmas tokka bo‘lgan uning qarshiligi Ro oshadi va stok toki ishi kamayadi. Zatvorda ma’lum bir kuchlanishda kanalning ko‘ndalang kesim maydoni nolga teng bo‘ladi va stok toki juda kichik miqdorgacha kamayadi. Tranzistor yopiladi. Zatvorda kuchlanish O ga teng bo‘lganida, kanalning kesimi eng katta miqdorgacha oshib boradi, qarshilik R_o eng kam miqdorigacha kamayadi, stok toki maksimal miqdorgacha oshadi. Kirish kuchlanishi yordamida chiqish toki bilan yuqori samarali boshqarish uchun, kanal yaratilgan asosiy yarim o‘tkazuvchini materiali yuqoriomili bo‘lishi kerak, ya’ni aralashmalar konsentratsiyasi yuqori bo‘lmasligi kerak. Shunda yopuvchi qatlam eng katta qalinligida bo‘ladi. Bundan tashqari kanalning o‘zini boshlang‘ich qalinligi (kirish kuchlanishi nol bo‘lganida) yetarlicha kichik bo‘lishi kerak. Stokka yaqinlashgan sari kanal bo‘ylab potensial oshishi sababli, bunda stok yaqinrog‘ida o‘tishni teskari kuchlanishi oshadi va yopuvchi qatlam qalinligi katta bo‘ladi.
Zatvori izolyatsiyalangan maydon tranzistorlari
O‘tishni boshqaradigan maydon tranzistorlardan tashqari izolyatsiyalangan zatvorli tranzistorlar deb nomlanuvchilar mavjud. Boshqacha qilib aytganda MDYA tranzistorlari (metall-dielektrik-yarimo‘tkazuvchi). 19-rasmda Bunday tranzistorning tuzilish prinsipi ko‘rsatilgan.

19-rasm.
Asos bo‘lib elektr o‘tkazuvchanligi n-tipdagi kremniy plastinkasi xizmat qiladi. Unda yuqori o‘tkazuvchanlikka ega bo‘lgan p-tipdagi elektr o‘tkazuvchanligi ikki hududga qaratilgan. Bu hududlar istok va stok bo‘lib va ulardan uchlar chiqarilgan. Stok va istok orasida elektr o‘tkazuvchanligi p-tipdagi yuza ustidagi kanal bor. Shtrixlangan hudud bu kremniy dioksididan dielektrik qatlam (uning qalinligi odatda, 0,1-0,2 mkm dan iborat). Dielektrik qatlami ustida yupqa metall plenka ko‘rinishidagi zatvor joylashgan. Bunday tranzistorning kristalli odatda istok bilan birlashgan va uning potensiali nolki deb qabul qilinadi. Ba’zan kristalldan alohida uch chiqarilgan bo‘ladi. Ko‘rilgan tranzistorni hususiy kanali (o‘rnatilgan) tranzistor deb nomlanadi. Ko‘ramiz, qanday u ishlar ekan.

Agar zatvorga nolli kuchlanish berilgan bo‘lsa, kuchlanish berilgandan keyin stok va istok oralig‘ida kanal orqali tok oqadi, bu tok elektronlar oqimi hisoblanadi. Kristall orqali tok bormaydi, chunki n-p o‘tishlardan biri teskari kuchlanishda bo‘ladi. Istokka nisbatan (demak kristallga nisbatan ham) zatvorga teskari qutbli kuchlanish berilganda, kanalda ko‘ndalang elektr maydoni hosil bo‘ladi, u esa istok hududiga, stokka va kristallga kanaldan elektronlarni itarib chiqaradi. Kanal elektronlardan kamayadi, uning qarshiligi oshadi, tok kamayadi. Zatvorda qancha ko‘p kuchlanish bo‘lsa, shunchalik tok kam bo‘ladi. Bunday rejim kambag‘allashish rejimi deyiladi. Agar zatvorga musbat kuchlanish berilsa, bunda maydon ta’siri tufayli stok, istok va kristall hududlaridan kanalga elektronlar kela boshlaydi. Kanal qarshiligi tushib ketadi, tok oshib boradi. Bunday rejim boyitish rejimi deyiladi. Agar kristall p-tipda bo‘lsa, unda kanal n-tipda bo‘lishi kerak va kuchlanishni qutbi teskariga o‘zgaradi.